確定損耗因子頻變自由阻尼層在白車身上粘貼位置的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及車輛工程技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種確定損耗因子頻變自由阻巧層在白 車身上粘貼位置的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在汽車白車身薄壁板件上粘貼阻巧材料是目前廣泛應(yīng)用的車身結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制方 法。按照阻巧材料結(jié)構(gòu)的不同可分為自由阻巧層處理和約束阻巧層處理兩類。自由阻巧處 理是將薄片阻巧層材料直接粘貼在金屬結(jié)構(gòu)表面上，在結(jié)構(gòu)彎曲振動(dòng)變形時(shí)通過(guò)阻巧層材 料分子鏈間的摩擦消耗振動(dòng)能量。自由阻巧層處理方法由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易在車身結(jié)構(gòu) 上實(shí)施而在車輛工程領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
[0003]然而，自由阻巧層材料在白車身結(jié)構(gòu)上的粘貼位置和材料類型等因素會(huì)影響阻巧 復(fù)合結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性和減振效果，需要對(duì)白車身結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性進(jìn)行分析來(lái)確定該些參數(shù)的 最佳組合，才能夠獲得最好的減振效果。同時(shí)從汽車輕量化和成本控制的角度考慮，應(yīng)該W 盡可能少的阻巧材料用量來(lái)獲得最有效的減振效果，從而提高阻巧材料使用的性價(jià)比。
[0004] 白車身上薄壁板件數(shù)目多，并且各板件對(duì)車身振動(dòng)和車內(nèi)噪聲的影響程度各不相 同。在對(duì)白車身進(jìn)行自由阻巧層處理時(shí)，首先應(yīng)該確定在白車身上粘貼自由阻巧層的最佳 位置。目前，國(guó)內(nèi)在白車身上進(jìn)行自由阻巧層處理的方法主要是依照汽車振動(dòng)噪聲（NVH) 工程師的經(jīng)驗(yàn)或者參考先進(jìn)對(duì)標(biāo)車型自由阻巧層粘貼位置的方法進(jìn)行，由于不同白車身結(jié) 構(gòu)振動(dòng)特性和局部模態(tài)各不相同。該種方法不僅會(huì)增加白車身阻巧減振處理的成本，也達(dá) 不到良好的阻巧減振效果。
[0005]目前，汽車常用的自由阻巧層材料主要是粘彈性阻巧材料，它是一種兼具粘性液 體和彈性固體特征的材料，其阻巧損耗因子會(huì)因材料配方、厚度、溫度和基體結(jié)構(gòu)振動(dòng)頻率 不同而發(fā)生變化，但用于白車身阻巧減振處理的自由阻巧層材料因使用溫度變化不大，阻 巧層厚度受到限制（一般為2~5mm厚），W避免占據(jù)較大的車內(nèi)空間，因此通常選擇阻巧 損耗因子高、及其隨頻率變化關(guān)系特性滿足白車身減振要求的材料。
[0006] 由于阻巧損耗因子頻變自由阻巧層材料在結(jié)構(gòu)不同的振動(dòng)頻率下其損耗因子是 隨頻率變化的，從而使自由阻巧層材料在需要減振的頻段內(nèi)其減振效果也是隨頻率變化 的。白車身板件在不同頻率下其振動(dòng)特性不同，在某個(gè)特定的頻率或頻段內(nèi)振幅可能會(huì)出 現(xiàn)明顯峰值，使板件局部振幅加大，向車內(nèi)福射的噪聲也增大。因此在選擇自由阻巧層材料 時(shí)應(yīng)該將材料頻變特性考慮進(jìn)去，針對(duì)板件振動(dòng)的特征頻率范圍選擇合適的自由阻巧層材 料，進(jìn)而發(fā)揮自由阻巧層材料最大的阻巧減振效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明為解決現(xiàn)有方法確定在白車身結(jié)構(gòu)上粘貼自由阻巧層位置時(shí)沒(méi)有考慮阻 巧材料的頻變問(wèn)題，進(jìn)而無(wú)法在車身板件振動(dòng)的特征頻率范圍內(nèi)選擇合適的自由阻巧層材 料，無(wú)法最大化利用自由阻巧層材料的阻巧減振效率等問(wèn)題，提供一種確定損耗因子頻變 自由阻巧層在白車身上粘貼位置的方法。
[0008] 確定損耗因子頻變自由阻巧層在白車身上粘貼位置的方法，該方法由W下步驟實(shí) 現(xiàn)：
[0009] 步驟一、建立白車身結(jié)構(gòu)的有限元模型；
[0010] 步驟二、根據(jù)步驟一中所述的有限元模型，在實(shí)施阻巧減振的頻率范圍內(nèi)對(duì)車身 結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元模態(tài)分析；
[0011] 步驟=、根據(jù)步驟二獲得的白車身結(jié)構(gòu)有限元模態(tài)分析結(jié)果，計(jì)算在實(shí)施阻巧減 振的頻率范圍內(nèi)所述白車身結(jié)構(gòu)上每個(gè)網(wǎng)格單元的各階模態(tài)應(yīng)變能，并對(duì)所述每個(gè)網(wǎng)格單 元的各階模態(tài)應(yīng)變能進(jìn)行疊加，獲得所述白車身結(jié)構(gòu)綜合模態(tài)應(yīng)變能分布；
[0012] 步驟四、根據(jù)阻巧減振要求和步驟=獲得的車身結(jié)構(gòu)綜合模態(tài)應(yīng)變能分布結(jié)果， 確定在白車身結(jié)構(gòu)上要實(shí)施自由阻巧層處理單元的綜合模態(tài)應(yīng)變能口限值，并在綜合模態(tài) 應(yīng)變能大于所述口限值的位置粘貼自由阻巧層材料，確定出在白車身結(jié)構(gòu)上粘貼自由阻巧 層材料的位置；
[0013] 步驟五、根據(jù)步驟四中確定的自由阻巧層在白車身上的粘貼位置，提取所述粘貼 位置處的網(wǎng)格單元，計(jì)算在實(shí)施阻巧減振的頻率范圍內(nèi)各階模態(tài)頻率下白車身結(jié)構(gòu)上選定 網(wǎng)格單元的模態(tài)應(yīng)變能之和，根據(jù)結(jié)構(gòu)模態(tài)應(yīng)變能之和隨頻率變化的規(guī)律性，確定白車身 上粘貼自由阻巧層區(qū)域高于綜合模態(tài)應(yīng)變能口限值兩倍的特征頻率范圍，對(duì)白車身結(jié)構(gòu)進(jìn) 行損耗因子頻變自由阻巧層減振處理。
[0014] 本發(fā)明的有益效果：
[0015] 1、本發(fā)明提出一種基于車身結(jié)構(gòu)綜合模態(tài)應(yīng)變能信息確定自由阻巧層材料粘貼 位置的方法。白車身結(jié)構(gòu)的綜合模態(tài)應(yīng)變能分布能夠很好地反映出其在所考慮頻段內(nèi)的振 動(dòng)水平，白車身結(jié)構(gòu)綜合模態(tài)應(yīng)變能大的區(qū)域在受到外界激勵(lì)作用、當(dāng)激勵(lì)頻率與結(jié)構(gòu)局 部模態(tài)頻率相同或相近時(shí)就會(huì)激起結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大振動(dòng)。因此可W根據(jù)車身綜合模態(tài)應(yīng)變能 分布信息確定自由阻巧層材料粘貼位置，W充分發(fā)揮自由阻巧層材料的減振效果。
[0016] 2、本發(fā)明需要模態(tài)應(yīng)變能信息可W通過(guò)對(duì)白車身結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)分析獲得，利用有 限元方法及相應(yīng)的軟件就可W計(jì)算出在所考慮頻段內(nèi)的模態(tài)應(yīng)變能，在白車身產(chǎn)品開發(fā)設(shè) 計(jì)階段很容易實(shí)施。
[0017] 3、本發(fā)明在確定車身結(jié)構(gòu)自由阻巧層粘貼位置時(shí)考慮了粘彈性阻巧材料的頻變 特性。由于粘彈性阻巧材料的損耗因子是隨頻率變化的，為了使白車身結(jié)構(gòu)獲得最佳的阻 巧減振效果，本發(fā)明提出了一種根據(jù)白車身結(jié)構(gòu)綜合模態(tài)應(yīng)變能隨頻率變化關(guān)系來(lái)確定自 由阻巧層材料特征頻域的方法，進(jìn)而選擇在該特征頻率范圍內(nèi)具有較高損耗因子的自由阻 巧層材料，為更有針對(duì)性地選擇車身結(jié)構(gòu)自由阻巧材料提供了方法。
【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1為某轎車白車身結(jié)構(gòu)有限元模型示意圖；
[0019] 圖2為前地板綜合模態(tài)應(yīng)變能分布云圖；
[0020] 圖3為后地板綜合模態(tài)應(yīng)變能分布云圖；
[0021] 圖4為頂板綜合模態(tài)應(yīng)變能分布云圖；
[0022] 圖5為防火墻板件綜合模態(tài)應(yīng)變能分布云圖；
[0023] 圖6為頂板綜合模態(tài)應(yīng)變能口限值大于15%的單元分布；
[0024] 圖7為頂板附加自由阻巧層材料布置圖；
[0025] 圖8為頂板綜合應(yīng)變能隨頻率變化的關(guān)系曲線；
[0026] 圖9為兩種自由阻巧層材料損耗因子的頻變曲線；
[0027] 圖10無(wú)阻巧和粘貼兩種自由阻巧層材料頂板中屯、加速度響應(yīng)；
[0028] 圖11為采用本發(fā)明所述的確定損耗因子頻變自由阻巧層在白車身上粘貼位置的 方法實(shí)現(xiàn)的效果圖。
【具體實(shí)施方式】
【具體實(shí)施方式】 [0029] 一、結(jié)合圖1至圖10說(shuō)明本實(shí)施方式，確定損耗因子頻變自由阻巧 層在白車身上粘貼位置的方法，該方法用來(lái)指導(dǎo)車身結(jié)構(gòu)自由阻巧層的布置位置W及自由 阻巧層材料類型的選擇。該方法是基于車身結(jié)構(gòu)綜合模態(tài)應(yīng)變能信息來(lái)進(jìn)行的，通過(guò)對(duì)車 身結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元建模和模態(tài)分析，能夠得到車身結(jié)構(gòu)實(shí)施阻巧減振的頻率范圍內(nèi)各階模 態(tài)應(yīng)變能的大小和分布。在該頻率范圍內(nèi)對(duì)車身結(jié)構(gòu)各階模態(tài)應(yīng)變能進(jìn)行疊加，得到車身 結(jié)構(gòu)的綜合模態(tài)應(yīng)變能分布，根據(jù)車身結(jié)構(gòu)綜合模態(tài)應(yīng)變能分布信息，在不考慮自由阻巧 層損耗因子大小隨頻率變化的情況下，提取車身結(jié)構(gòu)綜合模態(tài)應(yīng)變能高于口限值的位置進(jìn) 行阻巧處理，能夠使車身獲得較好的阻巧減振效果。然后，計(jì)算車身結(jié)構(gòu)各板件在實(shí)施阻巧 減振的頻率范圍內(nèi)各階模態(tài)頻率下進(jìn)行自由阻巧層處理的各單元模態(tài)應(yīng)變能之和，確定車 身上綜合模態(tài)應(yīng)變能高于口限值兩倍的頻率范圍作為特征頻域，選擇合適的自由阻巧層材 料，使其在選定的特征頻域內(nèi)具有較高的阻巧損耗因子，從而能夠更充分發(fā)揮自由阻巧層 材料的阻巧減振作用，使車身獲得最佳的阻巧減振效果。該方法由W下步驟實(shí)現(xiàn)：
[0030] 步驟一、建立白車身結(jié)構(gòu)的有限元模型；
[0031] 步驟二、根據(jù)步驟一中所述的有限元模型，在實(shí)施阻巧減振的頻率范圍內(nèi)對(duì)車身 結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元模態(tài)分析；
[0032] 步驟=、根據(jù)步驟二獲得的白車身結(jié)構(gòu)有限元模態(tài)分析結(jié)果，計(jì)算在實(shí)施阻巧減 振的頻率范圍內(nèi)所述白車身結(jié)構(gòu)上每個(gè)網(wǎng)格單元的各階模態(tài)應(yīng)變能，并對(duì)所述每個(gè)網(wǎng)格單 元的各階模態(tài)應(yīng)變能進(jìn)行疊加，獲得所述車身結(jié)構(gòu)綜合模態(tài)應(yīng)變能分布；
[0033] 步驟四、根據(jù)步驟=獲得的車身結(jié)構(gòu)綜合模態(tài)應(yīng)變能分布結(jié)果和阻巧減振要求， 確定在白車身結(jié)構(gòu)上要實(shí)施自由阻巧層處理單元的綜合模態(tài)應(yīng)變能口限值，并在綜合模態(tài) 應(yīng)變能大于所述口限值的位置粘貼自由阻巧層材料，確定出在白車身結(jié)構(gòu)上粘貼自由阻巧 層材料的位置；
[0034] 步驟五、根據(jù)步驟四中確定的自由阻巧層在白車身上的粘貼位置，提取該些位置 處的單元，